JP2015203384A - オイル除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正極と負極との間に配置されたフィルタにオイル粒子を捕集するオイル除去装置において、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制する。【解決手段】内燃機関の運転中に、電極へ電圧が印加される電圧印加期間と電極への電圧の印加が停止される電圧印加停止期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように、電極への電圧の印加を制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関のブローバイガスに含まれるオイル粒子（オイルミスト）を除去するオイル除去装置に関する。

従来、内燃機関において、ブローバイガス通路を通してクランクケースから吸気系にブローバイガスを還流させる技術が知られている。ブローバイガス通路には、ブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置が設けられている。例えば、特許文献１には、パルス駆動される高電圧コロナ放電電極によって作り出される電界内にイオン化されたオイルミストを集めるコレクタ電極を有する静電式集塵器が開示されている。

また、非特許文献１には、クリーンルームのクリーンエレベータに用いられる微粒子除去ユニットが開示されている。この除去ユニットは、主にオイルに由来すると考えられる微粒子を誘電フィルタ方式により除去するものである。この除去ユニットは、平行平板電極の正極と負極との間に誘電体繊維層の不織布を充填した構造を有している。そして、電極に電圧を印加することで不織布において誘電分極を生じさせ、帯電粒子に働くクーロン力に加えて、繊維と微粒子との間に働く誘電分極力を利用して微粒子を不織布に捕集する。

特開２００５−３３４８７６号公報

日本エアロゾル学会，ｖｏｌ．１４ Ｎｏ．４，３３８−３４７（１９９９）

内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置にフィルタの誘電分極を利用した方式を採用した場合、オイル除去装置は、ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極との間に誘電体で形成されたフィルタが配置された構成となる。このような構成では、電極に電圧が印加されることでフィルタにおいて誘電分極が生じ、フィルタ内を流れるオイル粒子に誘電分極力が作用する。また、ブローバイガスに含まれるオイル粒子の多くは帯電しており、電極に電圧が印加されると、帯電しているオイル粒子には誘電分極力に加えてクーロン力が作用する。その結果、オイル粒子がフィルタに捕集され、ブローバイガスからオイル粒子が除去される。

しかしながら、上記のような構成のオイル除去装置では、ブローバイガスに含まれるオイル粒子をフィルタに捕集すべく電極に電圧を常時印加していると、常に、オイル粒子がフィルタに流入した直後から該オイル粒子に誘電分極力やクーロン力が作用することになる。そのため、フィルタに流入したオイル粒子が、該フィルタの下流部に到達するよりも前に該フィルタの上流部に捕集され易い。つまり、フィルタにおいては、その下流部よりも、その上流部により多くのオイル粒子が捕集され易い。したがって、フィルタの下流部ではまだオイル粒子を捕集することが可能な状態であるにもかかわらず、該フィルタの上流部においてオイル粒子による目詰まりが生じる虞がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、正極と負極との間に配置されたフィルタにオイル粒子を捕集するオイル除去装置において、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

第１の発明は、フィルタに誘電分極を生じさせるための電極への電圧の印加を間欠的に行うものである。

より詳しくは、本発明に係るオイル除去装置は、
内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する電極と、
誘電体で形成され、前記電極の正極と負極との間に配置されるフィルタと、
前記電極への電圧の印加を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、内燃機関の運転中に、前記電極へ電圧が印加される電圧印加期間と前記電極への電圧の印加が停止される電圧印加停止期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように、前記電極への電圧の印加を制御する。

本発明では、電極への電圧の印加が周期的に行われる。つまり、内燃機関の運転中、電極に電圧が常時印加されるのではなく、電極への電圧の印加と電極への電圧印加の停止とが交互に繰り返される。ここで、所定の周期とは、フィルタに流入したオイル粒子が該フィルタから流出するまでの期間よりも短いと考えられる期間である。

電圧印加停止期間中は、フィルタ内を流れるオイル粒子に誘電分極力やクーロン力は作用しない。そのため、この期間中にフィルタ内に流入したオイル粒子は該フィルタの上流部には捕集され難く、該フィルタ内をブローバイガスの流れに沿って上流から下流に向かって移動する。そして、この移動の最中に、電圧印加期間を迎えると、フィルタ内を流れるオイル粒子に誘電分極力やクーロン力が作用する。その結果、フィルタの上流部を通過したオイル粒子が、該フィルタにおける上流部よりも下流側の部分に捕集される。

つまり、本発明によれば、電極に電圧が常時印加されている場合に比べて、フィルタの上流部に集中してオイル粒子が捕集されることが抑制される。そのため、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することができる。また、本発明によれば、ブローバイガスの流れに沿ってフィルタの上流部から下流部までを利用してオイル粒子を捕集することになる。そのため、フィルタ全体としては十分なオイル粒子の捕集率（オイル粒子の流入量に対するオイル粒子の捕集量の割合）を確保することが可能となる。

ここで、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さくなるほど、フィルタに流入したオイル粒子の流速が低くなる。そのため、フィルタに流入したオイル粒子が該フィルタの上流部を通過するのにかかる時間が長くなる。したがって、電圧印加期間の長さが同一であると、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて、電圧印加期間中にフィルタの上流部に捕集されるオイル粒子の量が多くなる。そこで、本発明においては、フィルタに流入するブローバイガスの流量に応じて電極への電圧印加期間のデューティ比を変更してもよい。つまり、本発明において、制御部は、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて電圧印加期間のデューティ比を小さくしてもよい。

電圧印加期間のデューティ比を小さくすると、オイル粒子がフィルタの上流部を通る間における電圧印加期間の総時間が短くなる。そのため、上記によれば、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合に、フィルタの上流部に捕集されるオイル粒子の量
が少なくなる。したがって、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合であっても、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することが可能となる。その一方で、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は、その流量が大きい場合に比べて、フィルタに流入したオイル粒子が該フィルタから流出するまでにかかる時間が長くなる。そのため、電圧印加期間のデューティ比を小さくしても、電圧印加停止期間中にフィルタの上流部を通過したオイル粒子が、該フィルタにおける上流部よりも下流側の部分を通過している間に電圧印加期間を迎え、その結果、該オイル粒子がフィルタに捕集される可能性が高くなる。したがって、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は、電圧印加期間のデューティ比を小さくしても、フィルタ全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することが可能となる。

さらに、上記によれば、フィルタに流入するブローバイガスの流量が大きい場合は、該ブローバイガスの流量が小さい場合に比べて電圧印加期間のデューティ比が大きくなる。これによれば、ブローバイガスの流量が大きくなることで、フィルタに流入したオイル粒子の流速が高くなっても、オイル粒子がフィルタを通過する間における電圧印加期間（すなわち、フィルタにオイル粒子が捕集され得る期間）の総時間が短くなることを抑制することができる。そのため、フィルタに流入するブローバイガスの流量が大きい場合であっても、フィルタ全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することができる。

また、内燃機関の機関負荷が変化すると、それに伴って筒内圧や吸気管内の圧力が変化するため、ブローバイガスの流量が変化する。そこで、本発明において、制御部は、内燃機関の機関負荷に応じて電圧印加期間のデューティ比を変更してもよい。

ただし、内燃機関の機関負荷が変化してからブローバイガスの流量が変化するまでには時間遅れがある。そこで、内燃機関の機関負荷が変化した場合、制御部は、該機関負荷の変化に対して所定の遅れ時間をもって電圧印加期間のデューティ比を変更してもよい。これによれば、電圧印加期間のデューティ比を、フィルタに流入する実際のブローバイガスの流量の変化に可及的に対応させて変更することができる。

第２の発明は、フィルタに流入するブローバイガスの流量に応じて電極への印加電圧を変更するものである。

より詳しくは、本発明に係るオイル除去装置は、
内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する電極と、
誘電体で形成され、前記電極の正極と負極との間に配置されるフィルタと、
前記電極への電圧の印加を制御する制御と、を備え、
前記制御部は、前記フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて前記電極への印加電圧を小さくする。

ブローバイガスの流量が大きい場合でもフィルタ全体におけるオイル粒子の捕集率を十分に確保できる程度の電圧を電極に印加した状態の下でブローバイガスの流量が小さくなると、フィルタの上流部でのオイル粒子の捕集率が過剰に高くなり目詰まりが生じる可能性が高くなる。そこで、本発明では、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて電極への印加電圧を小さくする。

これによれば、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合、フィルタに流入するブローバイガスの流量が大きい場合に比べて、フィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が小さくなる。そのため、上記によれば、フィルタに流入
するブローバイガスの流量が小さい場合に、フィルタの上流部に捕集されるオイル粒子の量が少なくなる。したがって、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合であっても、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することが可能となる。

さらに、本発明によれば、フィルタに流入するブローバイガスの流量が大きい場合は、該ブローバイガスの流量が小さい場合に比べて電極への印加電圧が大きくなる。これによって、フィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合に比べて大きくなる。そのため、フィルタに流入するブローバイガスの流量が大きい場合であってもフィルタ全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することが可能となる。

第３の発明は、第一電極の正極と負極との間に第二電極の正極と負極とが設けられており、且つ、各電極間にフィルタが配置された構成において、第一電極および第二電極への電圧の印加を、フィルタに流入するブローバイガスの流量に応じて制御するものである。

より詳しくは、本発明に係るオイル除去装置は、
内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する第一電極と、
前記第一電極の正極と負極との間に設けられ、ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有し、正極が前記第一電極の負極側に位置し、負極が前記第一電極の正極側に位置するように配置されている第二電極と、
誘電体で形成され、前記第一電極の正極と前記第二電極の負極との間、前記第二電極の負極と前記第二電極の正極との間、および、前記第二電極の正極と前記第一電極の負極との間に配置されたフィルタと、
前記第一電極および前記第二電極への電圧の印加を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記フィルタに流入するブローバイガスの流量が閾値より大きい場合は前記第一電極および前記第二電極に電圧を印加し、該ブローバイガスの流量が前記閾値以下の場合は前記第一電極および前記第二電極のうち前記第一電極のみに電圧を印加する。

電極に電圧を印加した際に、正極と負極との間に配置されたフィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、正極と負極との距離が長いほど小さくなる。したがって、第一電極と第二電極とを上記のように配置した場合、フィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、第一電極および第二電極に電圧を印加した場合よりも、第一電極のみに電圧を印加した場合の方が小さくなる。

そこで、本発明では、フィルタに流入するブローバイガスの流量が閾値以下の場合、第一電極のみに電圧を印加する。これにより、フィルタの上流部を通過中のオイル粒子が該フィルタに捕集され難くなる。したがって、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合であっても、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することが可能となる。また、上述したように、フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は、その流量が大きい場合に比べて、フィルタに流入したオイル粒子が該フィルタから流出するまでにかかる時間が長くなる。そのため、電圧を印加する電極を第一電極のみとすることでオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が小さくなっても、フィルタの上流部を通過した後、該フィルタにおける上流部よりも下流側の部分に捕集されるオイル粒子の割合が高くなる。したがって、フィルタに流入するブローバイガスの流量が閾値以下の場合に電圧を印加する電極を第一電極のみとしても、フィルタ全体としては十分なオイル粒子の捕集率が確保される。

さらに、本発明では、フィルタに流入するブローバイガスの流量が閾値より大きい場合
は、第一電極および第二電極に電圧が印加されるため、該ブローバイガスの流量が小さい場合に比べてオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は大きくなる。そのため、フィルタに流入するブローバイガスの流量が閾値より大きい場合であってもフィルタ全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することができる。

第４の発明は、電極の構成を、正極と負極との距離がブローバイガスの流れ方向において上流部に比べて下流部の方が短い構成とするものである。

より詳しくは、本発明に係るオイル除去装置は、
内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する電極と、
誘電体で形成され、前記電極の正極と負極との間に配置されるフィルタと、
前記電極への電圧の印加を印加する電圧印加部と、を備え、
前記電極の正極と負極との距離がブローバイガスの流れ方向において上流部に比べて下流部の方が短くなっている。

上述したように、電極に電圧を印加した際に、正極と負極との間に配置されたフィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、正極と負極との距離が長いほど小さくなる。したがって、電極の構成を上記のような構成とした場合、フィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、ブローバイガスの流れ方向においてフィルタの上流部の方がその下流部に比べて小さくなる。そのため、フィルタの上流部ではオイル粒子が捕集され難くなる。したがって、本発明によれば、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することができる。また、フィルタの下流部では、フィルタの上流部に比べてフィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力が大きくなる。したがって、フィルタの上流部を通過したオイル粒子が、該フィルタの下流部に捕集され易くなる。そのため、フィルタ全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することが可能となる。

また、本件発明は、上記第１から第４の発明のいずれかに係るオイル除去装置を備えた内燃機関として捉えることもできる。

本発明によれば、正極と負極との間に配置されたフィルタにオイル粒子を捕集するオイル除去装置において、フィルタの上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することができる。

実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。 実施例１に係るオイル除去装置の概略構成を示す図である。 オイル除去装置におけるオイル粒子の捕集率を示す図である。 オイル除去装置の電極に電圧を常時印加した場合のフィルタにおけるオイル粒子の捕集量の分布を示す図である。 実施例１に係るオイル除去装置の電極への印加電圧の推移を示すタイムチャートである。 図５に示すような電圧印加制御を実行した場合のフィルタにおけるオイル粒子の捕集量の分布を示す図である。 実施例１の変形例に係るオイル除去装置の概略構成を示す図である。 オイル除去装置の電極に電圧を常時印加している場合のフィルタにおけるオイル粒子の捕集量の分布を示す第二の図である。 実施例２に係るオイル除去装置の電極への印加電圧の推移を示すタイムチャートである。 図９に示すようなデューティ比の制御を実行した場合のフィルタにおけるオイル粒子の捕集量の分布を示す図である。 実施例２に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。 内燃機関の機関負荷Ｑｅとブローバイガスの流量Ｑｇａｓとの関係を示す図である。 実施例１に係る、ブローバイガスの流量Ｑｇａｓと電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比との関係を示す図である。 内燃機関の機関負荷Ｑｅおよびフィルタに流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓの推移を示すタイムチャートである。 実施例２の変形例に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。 実施例３に係る、ブローバイガスの流量Ｑｇａｓと電極への印加電圧Ｖａとの関係を示す図である。 実施例３に係る、フィルタにおけるオイル粒子の捕集量の分布を説明するための図である。 実施例３に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。 実施例４に係る、フィルタにおけるオイル粒子の捕集量の分布を説明するための図である。 実施例４に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。 実施例５に係るオイル除去装置の概略構成を示す図である。 実施例５に係る、フィルタにおけるオイル粒子の捕集量の分布を説明するための図である。 参考例に係るオイル除去装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
本発明に係るオイル除去装置をディーゼルエンジンに適用した場合の実施例について説明する。なお、本発明に係るオイル除去装置は、ディーゼルエンジンのみならず、ガソリンエンジン等、オイル（潤滑油）を用いる他のエンジンにも採用することもできる。

［内燃機関およびその吸排気系の構成］
図１は、本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示している。内燃機関１は、車両搭載用のディーゼルエンジンである。内燃機関１には、吸気通路２および排気通路３が接続されている。吸気通路２の途中には、ターボチャージャ４のコンプレッサ４ａが設けられている。排気通路３の途中には、ターボチャージャ４のタービン４ｂが設けられている。

内燃機関１には電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０が併設されている。ＥＣＵ１０には、クランクポジションセンサ１１およびアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。クランクポジションセンサ１１は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転位置を検知する。アクセル開度センサ１２は、内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検知する。そして、これらのセンサの出力信号がＥＣＵ１０に入力される。ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサ１２の出力値に基づいて内燃機関１の機関負荷を算出する。また、ＥＣＵ１０は、クランクポジションセンサ１１の出力値に基づいて内燃機関１の機関回転
速度を算出する。

また、内燃機関１はブローバイガス通路５が設けられている。ブローバイガス通路５の一端は内燃機関１のクランクケースに連通している。このブローバイガス通路５は内燃機関１のシリンダヘッドカバー内を通って延び、その他端が吸気通路２のコンプレッサ４ａより上流側に接続されている。このブローバイガス通路５を通してクランクケースから吸気通路２へブローバイガスが還流される。

ブローバイガスには、内燃機関１においてオイルが飛散することで生じるオイル粒子（オイルミスト）が含まれている。そのため、内燃機関１のシリンダヘッド内のブローバイガス通路５には、このブローバイガス中のオイル粒子を除去するためのオイル除去装置６が設けられている。

［オイル除去装置の構成］
図２は、本実施例に係るオイル除去装置６の概略構成を示す図である。図２は、オイル除去装置６を上方から見た場合の模式図である。また、図２において、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。

オイル除去装置６のケース６４内には第一電極６１、第二電極６２、およびフィルタ６３が設けられている。ケース６４のガス入口６４ａには上流側（クランクケース側）のブローバイガス通路５ａが接続されている。該ガス入口６４ａを通ってブローバイガス通路５ａからケース６４内にブローバイガスが流入する。ケース６４のガス出口６４ｂには下流側（吸気通路側）のブローバイガス通路５ｂが接続されている。該ガス出口６４ｂを通ってケース６４からブローバイガス通路５ｂにブローバイガスが流出する。

第一電極６１は、ブローバイガスの流れ方向に延びる正極６１ａと負極６１ｂとを有する平行平板電極である。第二電極６２は、第一電極６１の正極６１ａと負極６１ｂとの間に設けられており、ブローバイガスの流れ方向に延びる正極６２ａと負極６２ｂとを有する平行平板電極である。第二電極６２の正極６２ａは第一電極６１の負極６１ｂ側に位置しており、第二電極６２の負極６２ｂは第一電極６１の正極６１ａ側に位置している。つまり、第一電極６１の正極６１ａと第二電極６２の負極６２ｂとが互いに対向し、第一電極６１の負極６１ｂと第二電極６２の正極６２ａとが互いに対向するように各電極が配置されている。

フィルタ６３は、第一電極６１の正極６１ａと第二電極６２の負極６２ｂとの間、第二電極６２の負極６２ｂと第二電極６２の正極６２ａとの間、および、第二電極６２の正極６２ａと第一電極６１の負極６１ｂとの間に設けられている。該フィルタ６３はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やガラス繊維等の誘電体で形成されている。また、圧力損失を小さくするために、フィルタ６３としては充填率が小さいフィルタ（例えば充填率０．０１４％程度）が採用されている。

また、ケース６４における電極６１，６２及びフィルタ６３が配置されている部分よりも下流側の下方にはドレイン通路６６が接続されている。該ドレイン通路６６は、内燃機関１のシリンダヘッド内と連通している。フィルタ６３によって捕集されることで回収されたオイルが該ドレイン通路６６を通して内燃機関１内に戻される。

各電極６１，６２は、該電極６１，６２に電圧を印加するための電源６５に電気的に接続されている。電源６５はＥＣＵ１０に電気的に接続されている。ＥＣＵ１０によって各電極６１，６２への電圧の印加が制御される。

なお、本実施例に係るオイル除去装置では、第一および第二電極６１，６２の二組の電極を有する構成を採用した。しかしながら、本発明に係るオイル除去装置の電極の構成はこれに限定されるものではなく、電極が一組の構成、または、電極が三組以上の構成を採用することもできる。

ここで、本実施例に係るオイル除去装置においてブローバイガスに含まれるオイル粒子が捕集されるメカニズムについて説明する。オイル除去装置６３では、上記のようにフィルタ６３の充填率が小さいため、電極６１，６２に電圧が印加されていない状態では、ブローバイガスに含まれるオイル粒子は該フィルタ６３にほとんど捕集されない。しかしながら、電極６１，６２に電圧が印加されると、オイル粒子に対して誘電分極力やクーロン力が作用することで、フィルタ６３にオイル粒子が捕集される。

図３は、オイル除去装置でのオイル粒子の捕集率を示す図である。図３における実線は、本実施例のように誘電体で形成され且つ充填率が小さいフィルタが正極と負極との間に設けられている構成のオイル除去装置において電極に電圧を印加した場合のオイル粒子の捕集率を示している。また、図３における破線は、正極と負極との間にフィルタが設けられていない構成のオイル除去装置において電極に電圧を印加した場合のオイル粒子の捕集率を示している。図３における実線および破線は、両者のオイル除去装置の電極に同一の所定電圧を印加した場合の捕集率を示している。なお、図３において、縦軸はオイル除去装置でのオイル粒子の捕集率を表しており、横軸はオイル粒子の粒径を表している。

図３における破線に示すように、正極と負極との間にフィルタが設けられていない構成であっても、電極に所定電圧を印加した場合、オイル粒子の粒径に関わらず、５０％以上のオイル粒子の捕集率が得られている。つまり、正極と負極との間にフィルタが設けられていない構成であっても、ブローバイガスに含まれるオイル粒子の一部は電極に捕集される。これは、内燃機関の各作動部においてオイルがミスト化する際にオイル粒子の多くが帯電するために、ブローバイガスに含まれるオイル粒子の多くが帯電しており、オイル除去装置において電極に電圧が印加されると帯電しているオイル粒子に対してクーロン力が作用するためである。

また、図３における実線に示すように、正極と負極との間にフィルタが設けられている構成の場合、正極と負極との間にフィルタが設けられていない構成の場合よりもオイル除去装置におけるオイル粒子の捕集率は向上し、９０％前後の捕集率が得られている。これは、電極に電圧が印加されると、誘電体で形成されたフィルタにおいて誘電分極が生じ、その結果、ブローバイガスに含まれるオイル粒子に対してクーロン力に加えて誘電分極力が作用することで該オイル粒子がフィルタに捕集されるためである。クーロン力は、帯電しているオイル粒子にのみ作用するが、誘電分極力は無帯電のオイル粒子とフィルタとの間にも作用する。したがって、帯電しているオイル粒子のみならず無帯電のオイル粒子もフィルタに捕集される。また、クーロン力に加えて誘電分極力が作用することで、無帯電のオイル粒子に作用する力も大きくなる。そのため、電極に電圧が印加されていない状態ではオイル粒子をほとんど捕集しないような充填率のフィルタであっても、正極と負極との間にフィルタが設けられている構成では、正極と負極との間にフィルタが設けられていない構成よりもオイル除去装置におけるオイル粒子の捕集率は高くなる。

[電圧印加制御]
次に、本実施例に係る、オイル除去装置における電極への電圧印加制御について説明する。図４は、電極６１，６２に電圧を常時印加している場合のフィルタ６３におけるオイル粒子の捕集量の分布を示す図である。図４においても、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。また、図４において、斜線部Ｐは、フィルタ６３に捕集されたオイル粒子を表している。なお、斜線部Ｐは、あくまで該斜線部Ｐが描かれている位置における
オイル粒子の捕集量のイメージを表すものであって、オイル粒子の実際の捕集状態を示すものではない。

ここで、電極６１，６２に電圧が常時印加されていると、オイル粒子がフィルタ６３に流入した直後から該オイル粒子に誘電分極力やクーロン力が作用することになる。そのため、フィルタ６３に流入したオイル粒子が、該フィルタ６３の下流部に到達するよりも前に該フィルタ６３の上流部に捕集され易い。つまり、フィルタ６３においては、その下流部よりも、その上流部により多くのオイル粒子が捕集され易い。したがって、電極６１，６２に電圧が常時印加されていると、図４に示すように、フィルタ６３の下流部ではまだオイル粒子を捕集することが可能な状態にもかかわらず、該フィルタ６３の上流部においてオイル粒子による目詰まりが生じる虞がある。

そこで、本実施例では、ＥＣＵ１０によって電源６５を制御することで、電極６１，６２に電圧を間欠的に印加する。図５は、本実施例に係る電極６１，６２への印加電圧の推移を示すタイムチャートである。図５に示すように、本実施例では、内燃機関１の運転中、電極６１，６２に電圧が常時印加されるのではなく、電極６１，６２へ電圧が印加される電圧印加期間ｔｏｎと電極６１，６２への電圧の印加が停止される電圧印加停止期間とｏｆｆとが所定の周期ｔｃで交互に繰り返されるように、電極６１，６２への電圧の印加が制御される。なお、所定の周期ｔｃは、フィルタ６３に流入したオイル粒子が該フィルタ６３から流出するまでの期間よりも短いと考えられる期間として、実験等に基づいて予め定められている。

図６は、図５に示すような電圧印加制御を実行した場合のフィルタ６３におけるオイル粒子の捕集量の分布を示す図である。図６においても、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。また、図６において、斜線部Ｐは、フィルタ６３に捕集されたオイル粒子を表している。なお、斜線部Ｐは、あくまで該斜線部Ｐが描かれている位置におけるオイル粒子の捕集量のイメージを表すものであって、オイル粒子の実際の捕集状態を示すものではない。

電極６１，６２への電圧の印加周期ｔｃにおける電圧印加停止期間ｔｏｆｆ中は、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に誘電分極力やクーロン力が作用しない。そのため、この期間中にフィルタ６３内に流入したオイル粒子は該フィルタ６３の上流部には捕集され難く、該フィルタ６３内を上流から下流に向かって移動する。そして、この移動の最中に、電圧印加期間ｔｏｎを迎えると、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に誘電分極力やクーロン力が作用する。そのため、電圧印加停止期間ｔｏｆｆ中にフィルタ６３の上流部を通過したオイル粒子が、電圧印加期間ｔｏｎ中にフィルタ６３における上流部よりも下流側で捕集される。

つまり、本実施例に係る電圧印加制御によれば、電極６１，６２に電圧が常時印加されている場合に比べて、フィルタ６３の上流部に集中してオイル粒子が捕集されることが抑制され、ブローバイガスの流れに沿ってフィルタ６３の上流部から下流部までを利用してオイル粒子が捕集されることになる。そのため、図６に示すように、図４に示すような電極極６１，６２に電圧が常時印加されている場合に比べて、フィルタ６３の上流部でのオイル粒子の捕集量が減少し、且つ、フィルタ６３の下流部でのオイル粒子の捕集量が増加する。したがって、フィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することができる。またフィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することができる。

［変形例］
図７は、本実施例の変形例に係るオイル除去装置の概略構成を示す図である。本変形例
に係るオイル除去装置は、フィルタの構成が上記実施例と異なっている。つまり、本変形例では、電極６１，６２の上流部において、第一電極６１の正極６１ａと第二電極６２の負極６２ｂとの間、第二電極６２の負極６２ｂと第二電極６２の正極６２ａとの間、および、第二電極６２の正極６２ａと第一電極６１の負極６１ｂとの間にはフィルタ６７が設けられていない。なお、本変形例においても、電圧印加制御は上記実施例と同様に実行される。

本変形例に係る構成によれば、無帯電のオイル粒子が電極６１，６２の上流部（フィルタ６７が設けられていない部分）を通過中に電圧印加期間ｔｏｎを迎えると、該無帯電のオイル粒子の少なくとも一部が帯電する。その結果、フィルタ６７に流入するオイル粒子における帯電しているオイル粒子の割合が増加する。上述したように、フィルタ６７内においては、帯電している粒子には、電圧印加期間ｔｏｎ中に誘電分極力の他にクーロン力も作用する。そのため、帯電しているオイル粒子は無帯電のオイル粒子に比べて、フィルタ６７の通過中にフィルタ６７に捕集され易い。そのため、本変形例によれば、フィルタ６７におけるオイル粒子の捕集率を向上させることができる。

＜実施例２＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の構成は上記実施例１と同様である。また、本実施例に係るオイル除去装置の構成も上記実施例１と同様である。以下、本実施例において、実施例１と異なる点について主に説明する。

図８は、電極６１，６２に電圧を常時印加している場合のフィルタ６３におけるオイル粒子の捕集量の分布を示す図である。図８（ａ）はブローバイガスの流量が比較的小さい場合のオイル粒子の捕集量の分布を示しており、図８（ｂ）はブローバイガスの流量が比較的大きい場合のオイル粒子の捕集量の分布を示している。図８においても、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。また、図８において、斜線部Ｐは、フィルタ６３に捕集されたオイル粒子を表している。なお、斜線部Ｐは、あくまで該斜線部Ｐが描かれている位置におけるオイル粒子の捕集量のイメージを表すものであって、オイル粒子の実際の捕集状態を示すものではない。

上述したように、電極６１，６２に電圧が常時印加されている場合、フィルタ６３においては、その下流部よりも、その上流部により多くのオイル粒子が捕集され易い。これは、ブローバイガスの流量によらず同様である。しかしながら、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さくなるほど、フィルタ６３に流入したオイル粒子の流速が低くなる。そのため、フィルタ６３に流入したオイル粒子が該フィルタ６３の上流部を通過するのにかかる時間が長くなる。したがって、電圧印加期間ｔｏｎの長さが同一であると、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて、電圧印加期間ｔｏｎ中にフィルタ６３の上流部に捕集されるオイル粒子の量が多くなる。つまり、図８に示すように、ブローバイガスの流量が小さい場合は、ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて、フィルタ６３の上流部にオイル粒子が集中して捕集され易くなる。

［デューティ比の制御］
そこで、本実施例に係る電圧印加制御おいては、電圧印加期間ｔｏｎと電圧印加停止期間とｏｆｆとが所定の周期ｔｃで交互に繰り返すとともに、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量に応じて電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を変更する。図９は、本実施例に係る電極６１，６２への印加電圧の推移を示すタイムチャートである。図９において、破線はフィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が比較的大きい場合の推移を示しており、実線はフィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が比較的小さい場合の推移を示している。この図９に示すように、本実施例においては、フィルタ６３に流入する
ブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を小さくする。

図１０は、図９に示すようなデューティ比の制御を実行した場合のフィルタ６３におけるオイル粒子の捕集量の分布を示す図である。図１０（ａ）はブローバイガスの流量が比較的小さい場合の分布を示しており、図１０（ｂ）はブローバイガスの流量が比較的大きい場合の分布を示している。図１０においても、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。また、図１０において、斜線部Ｐは、フィルタ６３に捕集されたオイル粒子を表している。なお、斜線部Ｐは、あくまで該斜線部Ｐが描かれている位置におけるオイル粒子の捕集量のイメージを表すものであって、オイル粒子の実際の捕集状態を示すものではない。

電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を小さくすると、オイル粒子がフィルタ６３の上流部を通る間における電圧印加期間の総時間が短くなる。そのため、フィルタ６３の上流部に捕集されるオイル粒子の量が少なくなる。つまり、フィルタ６３の上流部におけるオイル粒子の捕集率が小さくなる。したがって、図１０（ａ）に示すように、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合であっても、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を小さくすることで、フィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することが可能となる。

その一方で、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合は、その流量が大きい場合に比べて、フィルタ６３に流入したオイル粒子が該フィルタ６３から流出するまでにかかる時間が長くなる。そのため、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を小さくしても、電圧印加停止期間ｔｏｆｆ中にフィルタ６３の上流部を通過したオイル粒子が、該フィルタ６３における上流部よりも下流側の部分を通過している間に電圧印加期間を迎え、その結果、該オイル粒子がフィルタ６３に捕集される可能性が高くなる。つまり、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を小さくした場合、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比が大きければフィルタ６３の上流部に捕集された分のオイル粒子が、フィルタ６３における上流部よりも下流の部分で捕集される。そのため、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合は、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を小さくしても、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することが可能となる。

さらに、本実施例に係る電圧印加制御においては、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が大きい場合は、該ブローバイガスの流量が小さい場合に比べて電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比が大きくなる。したがって、ブローバイガスの流量が大きくなることで、フィルタ６３に流入したオイル粒子の流速が高くなっても、オイル粒子がフィルタ６３を通過する中における電圧印加期間の総時間が短くなることを抑制することができる。そのため、図１０（ｂ）に示すように、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が大きい場合であってもフィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することが可能となる。

［電圧印加制御のフロー］
図１１は、本実施例に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、内燃機関１の運転中（または、ブローバイガス中のオイル粒子の除去を実行すべき条件が成立している間）、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。

本フローでは、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが読み込まれる。次に、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で読み込まれた内燃機関１の機関負荷Ｑｅに基づいて、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓが算出
される。フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓは内燃機関１の機関負荷Ｑｅに応じて変化する。図１２は、内燃機関１の機関負荷Ｑｅとブローバイガスの流量Ｑｇａｓとの関係を示す図である。内燃機関１の機関負荷が高くなると、内燃機関１の筒内圧が上昇し、また、吸気通路２におけるブローバイガス通路５が接続されている部分（コンプレッサ４ａより上流側）の負圧も大きくなる。したがって、図１２に示すように、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが高くなるほどブローバイガスの流量Ｑｇａｓは大きくなる。ＥＣＵ１０には、図１２に示すような内燃機関１の機関負荷Ｑｅとブローバイガスの流量Ｑｇａｓとの関係がマップまたは関数として予め記憶されている。そして、ステップＳ１０２においては、このマップまたは関数を用いてブローバイガスの流量Ｑｇａｓが算出される。

次に、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０２で算出されたブローバイガスの流量Ｑｇａｓに基づいて電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比が算出される。図１３は、ブローバイガスの流量Ｑｇａｓと電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比との関係を示す図である。図１３に示すように、本実施例では、ブローバイガスの流量Ｑｇａｓが小さいほど、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比が小さくされる。ＥＣＵ１０には、図１３に示すようなブローバイガスの流量Ｑｇａｓと電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比との関係がマップまたは関数として予め記憶されている。そして、ステップＳ１０３においては、このマップまたは関数を用いて電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比が算出される。

次に、ステップＳ１０４において、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比がステップＳ１０３で算出された値となるように電圧印加制御のデューティ比が調整される。

なお、ブローバイガスの流量は、内燃機関１の機関回転速度によっても変化する。機関回転速度が大きくなると、内燃機関１の気筒内においてピストンリングとボア壁面との間にクリアランスが生じやすくなる。その結果、ブローバイガスの流量が増加する。そこで、ステップＳ１０１においては、内燃機関１の機関負荷と機関回転速度とをパラメータとしてブローバイガスの流量を算出してもよい。これによれば、ブローバイガスの流量をより正確に算出することができる。ただし、内燃機関１の機関負荷の変化の方が内燃機関１の機関回転速度の変化に比べてブローバイガスの流量に与える影響は大きい。そのため、上記実施例のように、内燃機関１の機関負荷のみに基づいてブローバイガスの流量を算出してもよい。

また、本実施例において、内燃機関１の筒内圧を検知する筒内圧センサ、または、吸気通路２におけるブローバイガス通路５が接続されている部分（コンプレッサ４ａより上流側）の吸気管圧を検知する吸気管圧センサが設けられている場合は、これらのセンサの出力値に基づいてフィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓを算出してもよい。また、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓ自体を推定しなくても、内燃機関１の機関負荷、筒内圧、または、吸気通路２におけるブローバイガス通路５が接続されている部分の吸気管圧等のブローバイガスの流量Ｑｇａｓと相関のあるパラメータの少なくともいずれかに基づいて、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を制御してもよい。

また、必ずしも、図１３に示すように電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比をブローバイガスの流量Ｑｇａｓの変化に対して連続的に変化させる必要はなく、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比をブローバイガスの流量Ｑｇａｓの変化に対して段階的に変化させてもよい。

［変形例］
以下、本実施例の変形例に係る電圧印加制御について説明する。図１４は、内燃機関１
の機関負荷Ｑｅおよびフィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓの推移を示すタイムチャートである。図１４において、実線は内燃機関１の機関負荷Ｑｅの推移を示しており、一点鎖線はブローバイガスの流量Ｑｇａｓの推移を示している。

上述したように、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓは内燃機関１の機関負荷Ｑｅに応じて変化する。つまり、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが高くなるとブローバイガスの流量Ｑｇａｓが大きくなり、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが低くなるとブローバイガスの流量Ｑｇａｓが小さくなる。ただし、図１４に示すように、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが変化してからブローバイガスの流量Ｑｇａｓが変化するまでには時間遅れがある。これは、内燃機関１のクランクケース内に流出したブローバイガスが、ブローバイガス通路５を通ってオイル除去装置６に到達するまでにはある程度の時間がかかるためである。

そこで、本変形例では、内燃機関１の機関負荷が変化した場合、該機関負荷の変化に対して所定の遅れ時間をもって電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を変更する。これによれば、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を、フィルタ６３に流入する実際のブローバイガスの流量の変化に可及的に対応させて変更することができる。

図１５は、本変形例に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、内燃機関１の運転中（または、ブローバイガス中のオイル粒子の除去を実行すべき条件が成立している間）、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。なお、本フローにおける、図１１に示すフローチャートにおける各ステップと同様の処理を行うステップについては同様の参照番号を付し、その説明を省略する。

本フローでは、ステップＳ１０３の次に、ステップＳ２０４の処理が実行される。ステップＳ２０４においては、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが変化したか否かが判別される。ここでは、ステップＳ１０１で読み込まれた内燃機関１の機関負荷Ｑｅと、本フローを前回実行した際にステップＳ１０１で読み込まれた内燃機関１の機関負荷との差が所定量以上のときに、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが変化したと判定してもよい。ステップＳ２０４において否定判定された場合、次にステップＳ１０４の処理が実行される。一方、ステップＳ２０４において肯定判定された場合、次にステップＳ２０５の処理が実行される。

ステップＳ２０５においては、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが変化してから所定の遅れ時間ｄｔｄが経過したか否かが判別される。なお、所定の遅れ時間ｄｔｄは、内燃機関１のクランクケースからオイル除去装置６までの間のブローバイガス通路５の長さに基づいて予め定められており、ＥＣＵ１０に記憶されている。ステップＳ２０５において否定判定された場合、ステップＳ２０５が再度実行される。一方、ステップＳ２０５において肯定判定された場合、次にステップ１０４が実行される。つまり、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比が、ステップＳ１０３で算出された値に変更される。

なお、内燃機関１の機関負荷が変化してから、フィルタ６３に流入するブローバイガス量が変化するまでの遅れ時間の長さは、そのときの変化前後の内燃機関１の機関負荷によって変化する場合がある。これは、内燃機関１の機関負荷に応じて、ブローバイガス通路５を流れるブローバイガスの流速が変化するためである。そこで、ステップＳ２０５の判定の基準となる所定の遅れ時間ｄｔｄを、そのときの変化前後の内燃機関１の機関負荷に基づいて補正してもよい。これによれば、電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を、フィルタ６３に流入する実際のブローバイガスの流量により高い精度で対応させることができる。

また、必ずしも、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが変化と電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比の変化との間に常にタイムラグが必要なわけではない。例えば、内燃機関１の機関負荷が高くなった場合に、フィルタ６３に流入する実際のブローバイガスの流量の増加に対して電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比の増加が遅れると、オイル除去装置６におけるブローバイガスからのオイル粒子の除去が不十分となる虞がある。そこで、ブローバイガスからのオイル粒子の確実な除去を優先させるために、内燃機関１の機関負荷が高くなった場合は、機関負荷の変化と同時に電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を大きくし、内燃機関１の機関負荷が低くなった場合は、機関負荷の変化から所定の遅れ時間経過後に電圧印加期間ｔｏｎのデューティ比を小さくしてもよい。

＜実施例３＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の構成は上記実施例１と同様である。また、本実施例に係るオイル除去装置の構成も上記実施例１と同様である。本実施例では、オイル除去装置６において、上記実施例１，２のように電極６１，６２への電圧の印加を間欠的に行うのではなく、内燃機関１の運転中（または、ブローバイガス中のオイル粒子の除去を実行すべき条件が成立している間）、電極６１，６２へ電圧を常時印加する。

ここで、電極６１，６２への印加電圧が大きいほど、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力は大きくなる。そのため、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が大きい場合でもフィルタ６３全体におけるオイル粒子の捕集率を十分に確保できる程度の電圧を電極６１，６２に印加した状態の下でブローバイガスの流量が小さくなると、フィルタ６３の上流部でのオイル粒子の捕集率が過剰に高くなり目詰まりが生じる可能性が高くなる。

［印加電圧の制御］
そこで、本実施例では、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量に応じて電極６１，６２への印加電圧を変更する。図１６は、本実施例に係る、ブローバイガスの流量Ｑｇａｓと電極６１，６２への印加電圧Ｖａとの関係を示す図である。図１６に示すように、本実施例では、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて電極６１，６２への印加電圧を小さくする。

図１７は、本実施例に係る、フィルタ６３におけるオイル粒子の捕集量の分布を説明するための図である。図１７（ａ）は、電極６１，６２への印加電圧が一定のままフィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さくなった場合のオイル粒子の捕集量の分布を示している。図１７（ｂ）は、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量の減少に応じて電極６１，６２への印加電圧を小さくした場合のオイル粒子の捕集量の分布を示している。図１７においても、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。また、図１７において、斜線部Ｐは、フィルタ６３に捕集されたオイル粒子を表している。なお、斜線部Ｐは、あくまで該斜線部Ｐが描かれている位置におけるオイル粒子の捕集量のイメージを表すものであって、オイル粒子の実際の捕集状態を示すものではない。

図１７（ａ）に示すように、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さくなったときに電極６１，６２への印加電圧が一定のままだと、オイル粒子がフィルタ６３の上流部に集中して捕集され易い。上記のように、本実施例では、このときに、電極６１，６２への印加電圧を小さくする。電極６１，６２への印加電圧を小さくすると、フィルタ６３に流入したオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が小さくなる。そのため、フィルタ６３の上流部を通過中のオイル粒子が該フィルタ６３に捕集され難くなる。したがって、図１７（ｂ）に示すように、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合であっても、フィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することが可能となる。

その一方で、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合は、その流量が大きい場合に比べて、フィルタ６３に流入したオイル粒子が該フィルタ６３から流出するまでにかかる時間が長くなる。そのため、電極６１，６２への印加電圧が小さくなることでオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が小さくなっても、フィルタ６３の上流部を通過した後、該フィルタ６３における上流部よりも下流側の部分に捕集されるオイル粒子の割合が高くなる。したがって、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合に電極６１，６２への印加電圧を小さくしても、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保される。

さらに、本実施例では、フィルタに流入するブローバイガスの流量が大きくなると、電極６１，６２への印加電圧が大きくなる。これによって、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が大きくなる。そのため、ブローバイガスの流量が大きくなることで、フィルタ６３に流入したオイル粒子が該フィルタ６３から流出するまでにかかる時間が短くなった場合であっても、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することができる。

［電圧印加制御のフロー］
図１８は、本実施例に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、内燃機関１の運転中、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。

本フローでは、図１１に示すフローと同様、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが読み込まれ、次にステップＳ１０２において、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓが算出される。

次に、ステップＳ３０３において、ステップＳ１０２で算出されたブローバイガスの流量Ｑｇａｓに基づいて電極６１，６２への印加電圧Ｖａが算出される。本実施例においては、ＥＣＵ１０に、図１６に示すようなブローバイガスの流量Ｑｇａｓと電極６１，６２への印加電圧Ｖａとの関係がマップまたは関数として予め記憶されている。そして、ステップＳ３０３においては、このマップまたは関数を用いて電極６１，６２への印加電圧Ｖａが算出される。

次に、ステップＳ３０４において、電極６１，６２への印加電圧がステップＳ３０３で算出された値となるように調整される。

なお、本実施例においても、実施例２に係る電圧印加時間のデューティ比の制御と同様、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓ自体を推定しなくても、内燃機関１の機関負荷、筒内圧、または、吸気通路２におけるブローバイガス通路５が接続されている部分の吸気管圧等のブローバイガスの流量Ｑｇａｓと相関のあるパラメータの少なくともいずれかに基づいて、電極６１，６２への印加電圧Ｖａを制御してもよい。

また、必ずしも、図１６に示すように電極６１，６２への印加電圧Ｖａをブローバイガスの流量Ｑｇａｓの変化に対して連続的に変化させる必要はなく、電極６１，６２への印加電圧Ｖａをブローバイガスの流量Ｑｇａｓの変化に対して段階的に変化させてもよい。

また、本実施例に係る電極への印加電圧の制御と、実施例１に係る電極への間欠的な電圧の印加とを組み合わせてもよい。さらに、本実施例に係る電極への印加電圧の制御と、実施例２に係る電圧印加期間のデューティ比の制御とを組み合わせてもよい。

＜実施例４＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の構成は上記実施例１と同様である。また、本実施例に係るオイル除去装置の構成も上記実施例１と同様である。本実施例では、オイル除去装置６において、内燃機関１の運転中（または、ブローバイガス中のオイル粒子の除去を実行すべき条件が成立している間）、第一電極６１へは電圧を常時印加するとともに、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量に基づいて、第二電極６２へ電圧を印加するか否かを切り替える。

電極に電圧を印加した際に、正極と負極との間に配置されたフィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、正極と負極との距離が長いほど小さくなる。ここで、本実施例に係るオイル除去装置６においては、電圧を印加する電極を第一電極６１のみとした場合、第一電極６１および第二電極６２に電圧を印加した場合よりも、電圧が印加される正極と負極との距離が長くなる。したがって、本実施例に係るオイル除去装置６においては、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、第一電極６１および第二電極６２に電圧を印加した場合よりも、第一電極６１のみに電圧を印加した場合の方が小さくなる。

ここで、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が大きいほど、フィルタ６３に流入したオイル粒子がフィルタ６３の上流部に捕集され易い。そこで、本実施例では、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が閾値以下の場合は、第一電極６１のみに電圧を印加し、第二電極６２への電圧の印加は停止する。一方、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が閾値より大きい場合は、第一電極６１および第二電極６２の両方に電圧を印加する。

図１９は、本実施例に係る、フィルタ６３におけるオイル粒子の捕集量の分布を説明するための図である。図１９（ａ）は、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が閾値以下の状態で第一電極６１および第二電極６２の両方へ電圧を印加した場合のオイル粒子の捕集量の分布を示している。図１９（ｂ）は、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が閾値以下の状態で第一電極６１のみに電圧を印加した場合のオイル粒子の捕集量の分布を示している。図１９においても、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。また、図１９において、斜線部Ｐは、フィルタ６３に捕集されたオイル粒子を表している。なお、斜線部Ｐは、あくまで該斜線部Ｐが描かれている位置におけるオイル粒子の捕集量のイメージを表すものであって、オイル粒子の実際の捕集状態を示すものではない。

図１９（ａ）に示すように、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が閾値以下のときに第一電極６１および第二電極６２の両方に電圧が印加されていると、オイル粒子がフィルタ６３の上流部に集中して捕集され易い。上記のように、本実施例では、このときに、第二電極６２への電圧の印加を停止し、第一電極６１のみに電圧を印加する。電圧を印加する電極を第一電極６１のみとすると、第一電極６１および第二電極６２の両方に電圧を印加した場合に比べて、フィルタ６３に流入したオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が小さくなる。そのため、フィルタ６３の上流部を通過中のオイル粒子が該フィルタ６３に捕集され難くなる。したがって、図１９（ｂ）に示すように、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が閾値以下の場合であっても、フィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することが可能となる。

その一方で、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が小さい場合は、その流量が大きい場合に比べて、フィルタ６３に流入したオイル粒子が該フィルタ６３から流出するまでにかかる時間が長くなる。そのため、電圧を印加する電極を第一電極６１のみとすることでオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が小さくなっても、フィルタ６３
の上流部を通過した後、該フィルタ６３タにおける上流部よりも下流側の部分に捕集されるオイル粒子の割合が高くなる。したがって、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量が閾値以下の場合に電圧を印加する電極を第一電極６１のみとしても、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率が確保される。

さらに、本実施例では、フィルタに流入するブローバイガスの流量が閾値より大きくなると、第一電極６１および第二電極６２の両方に電圧が印加される。これによって、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力やクーロン力が大きくなる。そのため、ブローバイガスの流量が大きくなることで、フィルタ６３に流入したオイル粒子が該フィルタ６３から流出するまでにかかる時間が短くなった場合であっても、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することができる。

［電圧印加制御のフロー］
図２０は、本実施例に係る電圧印加制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ１０に記憶されており、内燃機関１の運転中（または、ブローバイガス中のオイル粒子の除去を実行すべき条件が成立している間）、ＥＣＵ１０によって所定の間隔で繰り返し実行される。

本フローでは、図１１に示すフローと同様、先ずステップＳ１０１において、内燃機関１の機関負荷Ｑｅが読み込まれ、次にステップＳ１０２において、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓが算出される。

次に、ステップＳ４０３において、ステップＳ１０２で算出されたブローバイガスの流量Ｑｇａｓが閾値Ｑｇａｓ０より大きいか否かが判別される。ここで、閾値Ｑｇａｓ０は、第一電極６１および第二電極６２の両方に電圧を印加してもフィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりが生じる可能性は低いと考えられるブローバイガスの流量の下限値より小さい値である。この閾値Ｑｇａｓ０は、実験等に基づいて求めることができ、ＥＣＵ１０に予め記憶されている。

ステップＳ４０３において肯定判定された場合、次にステップＳ４０４において、第一電極６１および第二電極６２に電圧が印加される。一方、ステップＳ４０３において否定判定さえた場合、次にステップＳ４０５において、第一電極６１に電圧が印加され、第二電極６２への電圧の印加が停止される。

なお、本実施例においても、実施例２に係る電圧印加時間のデューティ比の制御と同様、フィルタ６３に流入するブローバイガスの流量Ｑｇａｓ自体を推定しなくても、内燃機関１の機関負荷、筒内圧、または、吸気通路２におけるブローバイガス通路５が接続されている部分の吸気管圧等のブローバイガスの流量Ｑｇａｓと相関のあるパラメータの少なくともいずれかに基づいて、第二電極６２に電圧を印加するか否かを決定してもよい。

また、本実施例に係る、電圧を印加する電極の制御と、実施例１に係る電極への間欠的な電圧の印加とを組み合わせてもよい。さらに、本実施例に係る、電圧を印加する電極の制御と、実施例２に係る電圧印加期間のデューティ比の制御とを組み合わせてもよい。

＜実施例５＞
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の構成の構成は上記実施例１と同様である。ただし、本実施例に係るオイル除去装置は、上記実施例１に係るオイル除去装置とは電極の構成が異なっている。図２１は、本実施例に係るオイル除去装置の概略構成を示す図である。図２１は、オイル除去装置６を上方から見た場合の模式図である。また、図２１において、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。

本実施に係るオイル除去装置６のケース６４内には一組の電極６８が設けられている。電極６８は、ブローバイガスの流れ方向に延びる正極６８ａと負極６８ｂとを有している。電極６８の正極６８ａと負極６８ｂとの間には、実施例１と同様のフィルタ６３が設けられている。ただし、電極６８の正極６８ａと負極６８ｂとは互いに平行には設けられておらず、正極６８ａと負極６８ｂとの距離がブローバイガスの流れ方向において上流部に比べて下流部の方が短くなっている（ｄ１＞ｄ２）。

図２２は、本実施例に係る、フィルタ６３におけるオイル粒子の捕集量の分布を説明するための図である。図２２（ａ）は、電極の正極と負極とが互いに平行に設けられた場合のオイル粒子の捕集量の分布を示している。図２２（ｂ）は、本実施例に係るオイル除去装置のように、電極の正極と負極との距離がブローバイガスの流れ方向において上流部に比べて下流部の方が短くなっている場合のオイル粒子の捕集量の分布を示している。図２２（ａ），（ｂ）において、上段はオイル粒子の捕集量の分布をしめしており、下段はフィルタのブローバイガスの流れ方向における各位置でのオイル粒子に作用するクーロン力および誘電分極力の大きさを示している。図２２においても、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。また、図２２において、斜線部Ｐは、フィルタ６３に捕集されたオイル粒子を表している。なお、斜線部Ｐは、あくまで該斜線部Ｐが描かれている位置におけるオイル粒子の捕集量のイメージを表すものであって、オイル粒子の実際の捕集状態を示すものではない。

電極の正極と負極とが互いに平行に設けられている場合、図２２（ａ）に示すように、フィルタ内を流れるオイル粒子に作用するクーロン力および誘電分極力はフィルタの上流部においても下流部においても略同一となる。そのため、上述したように、フィルタの上流部にオイル粒子が集中して捕集され易い。一方、本実施例のように、電極の正極と負極との距離がブローバイガスの流れ方向において上流部に比べて下流部の方が短くなっていると、図２２（ｂ）に示すように、フィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、ブローバイガスの流れ方向においてフィルタの上流部の方がその下流部に比べて小さくなる。そのため、フィルタの上流部ではオイル粒子が捕集され難くなる。また、フィルタの下流部では、フィルタの上流部に比べてフィルタ内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力が大きくなる。したがって、フィルタの上流部を通過したオイル粒子が、該フィルタの下流部に捕集され易くなる。

したがって、本実施例に係る構成によれば、フィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することができ、且つ、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することが可能となる。また、電極の正極と負極とが互いに平行に設けられている場合は、電極において、ブローバイガスの流れ方向に沿って上流部分に印加する電圧よりも下流部分に印加する電圧を大きくしない限り、フィルタの上流部におけるオイル粒子の捕集量とフィルタの下流部におけるオイル捕集量とを同等することができない。しかしながら、本実施例のように、電極６８の正極６８ａと負極６８ｂとの距離がブローバイガスの流れ方向において上流部に比べて下流部の方が小さい構成とすることで、電極６８に印加する電圧の大きさは均一であっても、フィルタ６３の上流部におけるオイル粒子の捕集量とフィルタ６３の下流部におけるオイル捕集量とを略同等とすることができる。そのため、フィルタ６３の上流部から下流部までの全体を用いてオイル粒子を効果的に捕集することが可能となる。

なお、本実施例に係るオイル除去装置に、上記実施例１から３に記載の電圧印加制御を適用してもよい。

＜参考例＞
図２３は、参考例に係るオイル除去装置の概略構成を示す図である。図２３は、オイル除去装置６を上方から見た場合の模式図である。また、図２３において、白抜き矢印はブローバイガスの流れを表している。なお、図２３においては、電極へ電圧を印加するための電源や電圧の印加を制御するＥＣＵの図示は省略されている。

本参考例に係るオイル除去装置６は、正極６９ａと負極６９ｂとを有する電極６９を備えており、電極６９の正極６９ａと負極６９ｂとの間には、実施例１と同様のフィルタ６３が設けられている。電極６９の正極６９ａと負極６９ｂとは、それぞれ、ブローバイガスの流れ方向において４つに分割されている。つまり、本参考例に係る電極６９は、四組の正極と負極とが、ブローバイガスの流れ方向に並んで配置された構成となっている。

そして、本参考例では、電極６９を構成する各電極に対して異なる大きさの電圧を印加する。詳細には、ブローバイガスの流れ方向において上流側に位置する電極ほど低い電圧を印加する。これによれば、上記実施例５に係る構成と同様、フィルタ６３内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力は、ブローバイガスの流れ方向においてフィルタ６３の上流部の方がその下流部に比べて小さくなる。そのため、フィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することができる。また、フィルタ６３の下流部では、フィルタ６３の上流部に比べてフィルタ６３内を流れるオイル粒子に作用する誘電分極力およびクーロン力が大きくなる。そのため、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することができる。

また、本参考例に係る構成においては、電極６９を構成する各電極に対して異なるタイミングで電圧を印加してもよい。このような電圧印加制御によれば、ブローバイガスの流れ方向において上流側に位置する電極への電圧の印加が停止されているタイミングでは、フィルタ６３の上流にはオイル粒子が捕集され難くなる。したがって、フィルタ６３の上流部にオイル粒子が集中して捕集されることを抑制することが可能となる。そのため、フィルタ６３の上流部のオイル粒子による目詰まりを抑制することができる。また、このような電圧印加制御によっても、ブローバイガスの流れ方向においてフィルタ６３の上流側から下流側までを利用してオイル粒子を捕集することが可能となる。そのため、フィルタ６３全体としては十分なオイル粒子の捕集率を確保することができる。

１・・・内燃機関
５・・・ブローバイガス通路
６・・・オイル捕集装置
６１，６２，６８，６９・・電極
６１ａ，６２ａ，６８ａ，６９ａ・・正極
６１ｂ、６２ｂ，６８ｂ，６９ｂ・・負極
６３，６７・・フィルタ
６４・・ケース
６５・・電源
１０・・ＥＣＵ

フィルタ６３は、第一電極６１の正極６１ａと第二電極６２の負極６２ｂとの間、第二電極６２の負極６２ｂと第二電極６２の正極６２ａとの間、および、第二電極６２の正極６２ａと第一電極６１の負極６１ｂとの間に設けられている。該フィルタ６３はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やガラス繊維等の誘電体で形成されている。また、圧力損失を小さくするために、フィルタ６３としては充填率が小さいフィルタが採用されている。

Claims (7)

1. 内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
   ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する電極と、
   誘電体で形成され、前記電極の正極と負極との間に配置されるフィルタと、
   前記電極への電圧の印加を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、内燃機関の運転中に、前記電極へ電圧が印加される電圧印加期間と前記電極への電圧の印加が停止される電圧印加停止期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように、前記電極への電圧の印加を制御するオイル除去装置。
2. 前記制御部が、前記フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて前記電圧印加期間のデューティ比を小さくする請求項１に記載のオイル除去装置。
3. 前記制御部が、内燃機関の機関負荷に応じて前記電圧印加期間のデューティ比を変更するものであって、
   内燃機関の機関負荷が変化した場合、前記制御部が、該機関負荷の変化に対して所定の遅れ時間をもって前記電圧印加期間のデューティ比を変更する請求項２に記載のオイル除去装置。
4. 内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
   ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する電極と、
   誘電体で形成され、前記電極の正極と負極との間に配置されるフィルタと、
   前記電極への電圧の印加を制御する制御と、を備え、
   前記制御部は、前記フィルタに流入するブローバイガスの流量が小さい場合は該ブローバイガスの流量が大きい場合に比べて前記電極への印加電圧を小さくするオイル除去装置。
5. 内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
   ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する第一電極と、
   前記第一電極の正極と負極との間に設けられ、ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有し、正極が前記第一電極の負極側に位置し、負極が前記第一電極の正極側に位置するように配置されている第二電極と、
   誘電体で形成され、前記第一電極の正極と前記第二電極の負極との間、前記第二電極の負極と前記第二電極の正極との間、および、前記第二電極の正極と前記第一電極の負極との間に配置されたフィルタと、
   前記第一電極および前記第二電極への電圧の印加を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記フィルタに流入するブローバイガスの流量が閾値より大きい場合は前記第一電極および前記第二電極に電圧を印加し、該ブローバイガスの流量が前記閾値以下の場合は前記第一電極および前記第二電極のうち前記第一電極のみに電圧を印加するオイル除去装置。
6. 内燃機関のブローバイガス通路を流れるブローバイガスに含まれるオイル粒子を除去するオイル除去装置であって、
   ブローバイガスの流れ方向に延びる正極と負極とを有する電極と、
   誘電体で形成され、前記電極の正極と負極との間に配置されるフィルタと、
   前記電極への電圧の印加を印加する電圧印加部と、を備え、
   前記電極の正極と負極との距離がブローバイガスの流れ方向において上流部に比べて下流部の方が短いオイル除去装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のオイル除去装置を備えた内燃機関。